TW538545B - Semiconductor device and process for same - Google Patents

Description

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五、發明說明（2) 氧f膜1 〇，而覆蓋住浮動式閘極電極4之側壁。在這裡妒 成氧化膜1 0，係為了防止由浮動式閘極電極4之側壁揮發 電子以及用以回復蝕刻所造成之損傷之緣故。但是 極層7或其附近之矽基板1呈非結晶質化之部分，由於用/以、 形成氣化膜1 〇之熱處理之熱量，以致於發生矽之再結晶X 化。由於該再結晶化，以致於在矽基板1内，菸 曰曰 P名1 1 〇 、士以 ’又王、、、口曰曰缺 、化樣之結晶缺陷11，係可能造成源極層7和汲極層6 間之漏電流，而妨礙半導體裝置之正常動作。此外，包9含 具有這種可能性之結晶缺陷丨丨，係會降低半 =s 靠性。 τ版衣直之可 另一方面，已經知道在矽基板内包含氮之時，則在再辞 容易發生結晶缺陷。因此，•了防止結晶： & 果，考慮在圖6之階段，進行藉由氮流動所 仏成之加熱燈退火之方法。該加熱燈退火也稱為rRTp /(ypid Thermal Process :快速熱製程）處理」。在 行藉由氮流動所造成之加熱燈退火之狀態下，正如圖9 ，可以達到成為目的之矽基板丨之氮化，但是，同 ;戶=出ΐ浮動式閑極電極4之側壁上，形成氮化膜13。 〜化樣一形成氮化膜13之時，接著，正如圖1〇 使藉由TE0S膜9進杆增芸而# 士批本w 口 所不 即 進仃復皿而轭加熱處理，也無法在氮化犋 开…二ί ί 0形成在浮動式閘極電極4之側壁上之 二4 μ在、、形成氧化膜10之時，則很可能由浮動式閘朽 電極4之側壁揮發電子。 子動式閘極 口此本^明之目的，係提供一種可防止由浮動式閑極

538545 五、發明說明（3) 電板之偵j ^ &漏電流發 半導體裝置 【發明概要 為了達成 係具備有： 半導體基 浮動式閘 板之上側； 活性區域 電極兩側之 别述半導體 入不純物之 2個區域而 及氧化膜（ 不揮發電子 處理時之結 極之側璧揮 在前述發 造，以致‘ 侵入至矽基 為了達成 製造方法， 極係透過氧 揮發電子並且防 生及可靠性高之 之製造方法。] 前述目的，因此 止半導體基板中之結晶缺陷、 半導體裝置，而且，還提供該 ’根據本發明之半導體裝置， 板； 極電極 以及， ，係在 位置上 基板係 不純物 包含氮 透過前 )0可 晶缺陷 發電子 明中， 砷之原 板中。 前述目 係包含 化膜而 係透過 氧化膜而形成在前述半導體基 由上 ，露 包含 注入 參， 刖 述側 以藉 之發 之半 前述 子量 方觀 出前 由前 區域 述浮 壁、 由採 生並 導體 不純 大， 察時，於 述半導體 述活性區 ; 前述不 動式閘極 形成為覆 用该構造 且防止由 裝置。 物係最好 結果，容 鄰接前 基板之 域開始 純物注 電極， 蓋前述 ，而成 電子之 為砂。 易猎由 的，因此 以下之製 形成在半 ，根據本發明之 程：具有側壁之 導體基板之上_ 述浮動式 表面；此 而朝向内 入區域係 係包含側 侧壁、以 為能夠防 净動式間 藉由採用 ^入而使 i導體裝

頁 7 第 538545 五、發明說明（4) 時，配置成為在鄰 露出前述半導體基 前述活性區域者， 下，進行熱處理之 在前述加熱燈退 之環境下，進行熱 之氧化膜形成作業 火作業中，於不形 之側壁上，進行活 電極之側壁上，並 業中，可以在浮動 膜。 在前述發明中， 含氧體積比1 0 %以 便於在浮動式閘極 且，充分地進行活 在前述發明中， 法，以致於砷之原 侵入至石夕基板中。 【較佳實施例之說 (實施形態1 ) 就根據本發明之 法，進行說明。一 係相同於習知。在 浮動式閘 之活性區 氮和氧之 退火作業 之後，於 以便於在 採用該方 膜之狀態 之氮化。 氮化膜， 電極之側 接前述 板表面 在包含 加熱燈 火作業 處理， 。藉由 成氮化 性區域 無形成 式閘極 極電極兩側之位置具有 域，對於注入不純物至 第1混合氣體之環境 ;以及， 包含氧之第2混合氣體 前述側壁，形成氧化膜 法，以便於在加熱燈退 下，在浮動式閘極電極 能夠藉由在浮動式閘極 以便於在氧化膜形成作 壁上，正常地形成氧化 作為前述第1混合氣體，係最好使用包 上、7 0 %以下者。藉由採用該方法，以 電極之側壁上，並無形成氮化膜，並 性區域之氮化。 前述不純物係最好為砷。藉由採用該方 子量大，結果，容易藉由注入而使得砷 實施形態1中之半導體裝置之製造方 直到圖6所示之構造為止之製造作業， 這裡，進行藉由包含氧和氮之第1混合

C:\2D-CODE\91-07\91108956.ptd 第8頁 538545 五、發明說明（5) 氣體之流動之所造成之加熱燈退火，以便於取代進行向來 所認為之藉由氮流動之所造成之加熱燈退火。第1混合氣 體中之氧含有率係可以為體積比1 0 %以上、7 0 %以下。 在進行前述之加熱燈退火之時，正如圖1所示，於活性 區域，進行氮化，而以由表面開始擴散至内部之形式，形 成氮化區域1 2。必須以例如氮化區域1 2完全地包含源極層 7和汲極層6而進行擴散之條件，進行加熱燈退火。結果， 在使得源極層7中之成為不純物之砷（As )和藉由加熱燈 退火而進行氮化之部分之氮原子N間之深度方向之濃度分 布成為圖形化之時，則成為圖2所示。正如由圖2所明白顯 示的，在矽基板1中之注入有砷之部位上，一定注入有 氮。 像這樣在藉由第1混合氣體而進行加熱燈退火之狀態 下，正如圖1所示，在浮動式閘極電極4之側壁上，並無形 成氮化膜1 3。然後，正如圖3所示，藉由CVD法等，形成 TEOS膜9，以便於覆蓋住上面。此外，藉由在包含氧之第2 混合氣體之環境下，進行熱處理，正如圖4所示，以便於 浮動式閘極電極4之側壁呈熱氧化，形成氧化膜1 0，而覆 蓋住浮動式閘極電極4之側壁。藉由蝕刻TEOS膜9，而得到 圖5所示之構造之半導體裝置。 在注入砷至源極層7之後，進行藉由包含氧和氮之第1混 合氣體之流動之所造成之加熱燈退火，以便於取代進行藉 由氮流動之所造成之加熱燈退火，因此，在浮動式閘極電 極4之側壁上，呈稀薄地形成氮化膜（省略圖示），以致

C:\2D-C0DE\91-07\91108956.ptd 第9頁 538545 五、發明說明（6) 於妨礙氮化膜13之形成。結果，並盔 為問題之氮化膜13 ’而進行矽美^开^成在圖9、圖1〇成 藉由在浮動式間極電極4之:;基上板〗；=^^ 面之作業中，於藉由_膜9::=^^ 而進仃熱處理之時，銥豹力 > 么上 ^固之狀悲下 正常地形成氧化膜:10夠在…閉極電極4之側壁上， 結果，能夠防止來自浮動式閘極 且，能夠製造藉由在石夕基板中之所 發，並 晶缺陷發生之半導體裝置。 王欣之虱化物而防止結 此外，藉由第1混合氣 ι_…t之溫度下，進行數成十之:二退火，係在 °C，進秒鐘的話，可得到效果。，·里左右。例如在1100 提及第1混合氣體中之氧含有 、7〇%以下；在氧體 ”、、=比10%以上 之形成，因此，無法得到充分之；防止氮化膜 7 0 %之時，％ _傲ρ 、 在軋體積比高於 才則孔艾付過少，而無法充分地進杆访I 〆 化。因此’最好為體積比10 % 土板之鼠 (實施形態2) 以下。 參照圖5 ’就根據本發明膏 進行說明。該半導-Λ广形悲2中之半導體裝置， 問極電極4之側辟/衣Λ’/糸正如圖5戶斤示，係在浮動式 度下ιΛΛ 10 (在不揮發電子之程 : 形成為覆盍住側壁）。此外，該半導I#肝署，尨Β ，由作為半導體基板之矽基板丨之活衣’ '/、 有作為不純物之石申之不純物注入區域；在該不純 第10頁 C:\2D-CODE\93-O7\9no8956.ptd 538545 五、發明說明（7) 物注入區域，也一定包含有氮。 如果成為這樣之構造的話，則可以成為能夠防止結晶缺 陷並且防止來自浮動式閘極電極之電子揮發之半導體裝 置。此外，如果成為這樣構造之半導體裝置的話，則可以 藉由適用在實施形態1所說明之製造方法而容易進行製 造。 此外，在前述之各個實施形態，作為不純物，係使用 砷，但是，除了砷之外，也可以使用硼或磷，作為不純 物。但是，在使用砷之狀態下，由於珅之原子量大，因 此，容易因為注入而侵入至矽基板，結果，變得理想。 如果藉由本發明的話，由於是在包含氮和氧之第1混合 氣體之環境下，進行熱處理之加熱燈退火作業，因此，在 不形成氮化膜之狀態下，於浮動式閘極電極之側壁上，進 行活性區域之氮化。所以，在氧化膜形成作業中，能夠在 浮動式閘極電極之側壁上，正常地形成氧化膜，可以製造 能夠防止電子揮發之半導體裝置。 【元件編號之說明】 1 半導體基板 2 (通道）氧化膜 4 浮動式閘極電極 5 控制用閘極電極 6 不純物注入區域（汲極層） 7 不純物注入區域（源極層） 8 TEOS 膜

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C:\2D-CODE\91-07\91108956.ptd 第12頁 538545 圖式簡單說明 圖1係根據本發明之實施形態1中之半導體裝置之製造方 法之第1作業之說明圖。 圖2係根據本發明之實施形態1中之氮和砷之由基板表面 開始之深度和濃度間之關係之圖形。 圖3係根據本發明之實施形態1中之半導體裝置之製造方 法之第2作業之說明圖。 圖4係根據本發明之實施形態1中之半導體裝置之製造方 法之第3作業之說明圖。 圖5係根據本發明之實施形態1中之半導體裝置之製造方 法之第4作業之說明圖。 圖6係根據習知技術之半導體裝置之製造方法之不純物 注入後之狀態之說明圖。 圖7係根據習知技術之半導體裝置之製造方法之TEOS膜 形成後之狀態之說明圖。 圖8係根據習知技術之半導體裝置之製造方法之熱處理 後之狀態之說明圖。 圖9係在根據習知技術之半導體裝置之製造方法中而適 用氮流動之加熱燈退火之狀態下之第1說明圖。 圖1 0係在根據習知技術之半導體裝置之製造方法中而適 用氮流動之加熱燈退火之狀態下之第2說明圖。

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Claims (1)

1. 538545 六、申請專利範圍 1」一種半導體裝置，其特徵為，係具備有： 半導體基板1 ; ，動式閘極電極4，係透過氧化膜2而形成在前述半導體 基板1上側；以及， 雷域係在由上方觀察時’於鄰接前述浮動式閘極 夕^極4兩側之位置上，露出前述半導體基板丨之表面，·此 前述半導體基幻係包含由前述活性區域而朝向 入不純物之不純物注入區域6、7 ; ' 月述不純物注入區域6、7係涵蓋整個區域而包含气· 前述浮動式閘極電極4，係包含側壁以及 1 逐過月丨j述侧壁 形成為覆盍前述側壁以便於不揮發電子之氧化膜。 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，1 、 & 純物係砷。 ^、，則述不 3· —種半導體裝置之製造方法，其特徵為，係包人、 之製程：具有側壁之浮動式閘極電極4係透過:匕含以下 成在半導體基板1之上側，由上方觀察時，配蓄+々 接前述浮動式閘極電極4兩側之位置具有露出#^ 基板1表面之活性區域，對於注入不純物至前述、、舌 了肢 者，在包含氮和氧之第1混合氣體之環境下，進L 11區域 之加熱燈退火作業；以及， 订熱處理 在前述加熱燈退火作業之後，於包含氧之第2、思人^ 之環境下，進行熱處理，以便於在前述側壁，形\氣體 之氧化膜形成作業。 ^ 、氣化膜

   C:\2D-CODE\91-07\9ll08956.ptd 第14頁 538545 六、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法，其 中，作為前述第1混合氣體，係使用包含氧體積比1 〇 %以 上、7 0 %以下者。 5. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法，其 中，前述不純物係珅。

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